一種旋轉式氣缸結構和壓縮機的制作方法

本發明屬于壓縮機技術領域，具體涉及一種旋轉式氣缸結構和壓縮機。

背景技術：

目前旋轉式壓縮機包括氣缸、滾子、滑片、曲軸，上下軸承，稱之為泵體6大件。曲軸的旋轉中心與氣缸的中心重合，氣缸精平面與上下軸承精平面構成容積腔，容積腔由與氣缸內圓相切的滾子外圓及與滾子外圓接觸的滑片分割成吸氣腔和排氣腔，隨著曲軸帶動滾子旋轉，吸氣腔和壓縮腔容積大小交替變化。

隨著壓縮機運轉過程中，泵體6大件材料性質決定其在受熱時會產生熱膨脹變形，為了保證壓縮機在運轉過程中由于氣缸滾子熱膨脹量不同(通常滾子的膨脹量大于氣缸的膨脹量)、而導致的滾子端面與上下軸承精端面卡死、進而壓縮機無法運轉的情況不發生，一般將氣缸精端面高度與滾子高度進行配檔，確保兩者有一定的高度差。但是因為這個高度差的存在，導致壓縮機在工作過程中軸向端面存在泄漏，端面泄漏直接影響了壓縮機的容積效率，圖4是某個機型隨著高度差的變化，端面泄漏對制冷量影響的變化趨勢圖。

由于現有技術中的壓縮機存在由于熱膨脹而導致的冷媒泄漏、致使容積效率降低、壓縮機性能降低等技術問題，因此本發明研究設計出一種旋轉式氣缸結構和壓縮機。

技術實現要素：

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中的壓縮機存在由于熱膨脹而導致的冷媒泄漏的缺陷，從而提供一種旋轉式氣缸結構和壓縮機。

本發明提供一種旋轉式氣缸結構，其包括氣缸中心軸線、氣缸內壁、氣缸外壁、吸氣口、排氣口、滑片槽，所述氣缸內壁圍成氣缸工作腔，且靠近所述排氣口的氣缸端面的沿軸線方向上的高度小于靠近所述吸氣口的氣缸端面的軸線方向上的高度。

優選地，所述氣缸端面包括上氣缸端面和下氣缸端面，且所述下氣缸端面的軸線方向的高度均為相等，所述上氣缸端面的軸線方向的高度不等、從而在上氣缸端面上形成臺階面或斜面。

優選地，定義所述氣缸中心軸線與所述滑片槽的連線為基準線，在與所述中心軸線相垂直的平面內，從所述基準線開始逆時針旋轉、所述氣缸上的任一位置與所述中心軸線之間連線與所述基準線之間的夾角設為α，定義α在0°～160°區間的氣缸結構為排氣段，α在160°～360°區間的氣缸結構為吸氣段。

優選地，在所述排氣段內氣缸端面的高度不變、使得該段內的所述氣缸端面為平面。

優選地，在所述排氣段內，所述氣缸端面的高度保持為19.987mm。

優選地，在所述吸氣段內，隨著α的增加，氣缸端面的高度逐漸增加、使得該段內的所述氣缸端面為斜面。

優選地，在所述吸氣段內，隨著α的減小，所述氣缸端面的高度逐漸降低，下降至160°其高度降至最低、該處的氣缸端面高度與所述排氣段的氣缸端面的高度相等。

優選地，在所述吸氣段內，隨著α角度的增加所述氣缸端面的高度從19.987mm逐步增加到20mm。

優選地，在所述吸氣段內，氣缸端面的高度相等、且大于所述排氣段內的氣缸端面的高度，從而使得整體氣缸端面形成具有一定高度差臺階的臺階面。

優選地，在所述吸氣段內，所述氣缸端面的高度保持為20mm。

優選地，所述氣缸端面為能與軸承相接觸匹配的精端面。

本發明還提供一種壓縮機，其包括前述的氣缸結構，其中所述壓縮機為滾子壓縮機，所述壓縮機還包括滾子、曲軸、滑片、上軸承和下軸承，且所述滾子為圓環柱狀結構。

本發明提供的一種旋轉式氣缸結構和壓縮機具有如下有益效果：

本發明的旋轉式氣缸結構和壓縮機，通過將靠近所述排氣口的氣缸端面的沿軸線方向上的高度設置為小于靠近所述吸氣口的氣缸端面的軸線方向上的高度，能夠使得氣缸端面形成為臺階狀結構或斜面結構，由于壓縮機排氣腔內的溫度通常高于吸氣腔內的溫度，因此排氣腔氣缸內壁所承受的軸向熱膨脹量較吸氣腔部分要大，因此本發明通過上述手段能夠使得壓縮機在工作過程中排氣腔的氣缸端面經過熱膨脹后的軸向高度盡可能地與吸氣腔的氣缸端面經過熱膨脹后的軸向高度相等或大致相等，從而有效地避免熱膨脹后氣缸端面軸向高度出現偏差而導致氣缸端面出現冷媒泄漏的情況，進而有效地提高壓縮機的容積效率，提高了壓縮機的性能。

附圖說明

圖1是本發明的旋轉式氣缸結構部分的俯向剖視圖；

圖2是本發明的旋轉式氣缸結構部分的立體結構圖；

圖3是本發明的旋轉式氣缸結構的部分放大結構示意圖；

圖4是本發明以及現有技術中的滾子軸向高度和氣缸軸向高度差與制冷量損失之間的性能關系曲線圖。

圖中附圖標記表示為：

1—氣缸中心軸線，2—氣缸內壁，3—氣缸外壁，4—吸氣口，5—排氣口，6—滑片槽，7—氣缸工作腔，8—氣缸端面，81—氣缸上端面，82—氣缸下端面，9—滾子，10—曲軸，11—滑片，12—上軸承，13—下軸承。

具體實施方式

實施例1

如圖1-3所示，本發明提供一種旋轉式氣缸結構，其包括氣缸中心軸線1、氣缸內壁2、氣缸外壁3、吸氣口4、排氣口5、滑片槽6，所述氣缸內壁2圍成氣缸工作腔7，且靠近所述排氣口5的氣缸端面8的沿軸線方向上的高度小于靠近所述吸氣口4的氣缸端面8的軸線方向上的高度。

通過將靠近所述排氣口的氣缸端面的沿軸線方向上的高度設置為小于靠近所述吸氣口的氣缸端面的軸線方向上的高度，能夠使得氣缸端面形成為臺階狀結構或斜面結構，由于壓縮機排氣腔內的溫度通常高于吸氣腔內的溫度，因此排氣腔氣缸內壁所承受的軸向熱膨脹量較吸氣腔部分要大，因此本發明通過上述手段能夠使得壓縮機在工作過程中排氣腔的氣缸端面經過熱膨脹后的軸向高度盡可能地與吸氣腔的氣缸端面經過熱膨脹后的軸向高度相等或大致相等，從而有效地避免熱膨脹后氣缸端面軸向高度出現偏差而導致氣缸端面出現冷媒泄漏的情況，進而有效地提高壓縮機的容積效率，提高了壓縮機的性能(如圖4所示)。

優選地，所述氣缸端面8包括氣缸上端面81和氣缸下端面82，且所述氣缸下端面82的軸線方向的高度均為相等，所述氣缸上端面81的軸線方向的高度不等、從而在氣缸上端面81上形成臺階面或斜面。這是本發明的氣缸結構形成臺階狀或斜面狀的氣缸端面的進一步優選的結構形式，將氣缸下端面設置為平面的結構形式、并且使其貼合抵接于下軸承，能夠使得氣缸在受熱膨脹時盡可能地朝上方向進行膨脹變形，將氣缸上端面設置為上述的臺階面或斜面，能夠在氣缸的上端面產生膨脹伸長，即具體地，在靠近排氣口處的氣缸上端面的膨脹量由于溫度較高(為排氣溫度)而更大、在靠近吸氣口處的氣缸上端面的膨脹量由于溫度相對較低(為吸氣溫度和壓縮溫度)而相對較小，從而使得氣缸上端面的靠近排氣口端膨脹后的軸向高度盡可能地與氣缸上端面靠近吸氣口端膨脹后的軸向高度，避免了端面泄漏。

實施例2

本實施例是在實施例1的基礎上的進一步改進，定義所述氣缸中心軸線1與所述滑片槽6的中心連線為基準線，在與所述中心軸線1相垂直的平面內，從所述基準線開始逆時針旋轉、所述氣缸上的任一位置與所述中心軸線1之間連線與所述基準線之間的夾角設為α，定義α在0°～160°區間的氣缸結構為排氣段，α在160°～360°區間的氣缸結構為吸氣段。

這是本發明的旋轉式氣缸結構的優選實施方式，氣缸中心軸線與滑片槽中心連線作為基準線，此時排氣口位于該基準線的右側，如圖4所示，吸氣口位于該基準線的左側，從該基準線逆時針旋轉，即α度數較小部分為靠近排氣口、此時該工作腔為排氣腔，α度數較大部分為靠近吸氣口、此時該工作腔為吸氣腔，通常α在0°～160°區間工作腔與排氣口相通、進行排氣作用，α在160°～360°區間工作腔與吸氣口相通、進行吸氣和壓縮作用，0-160°為穩定排氣，溫度穩定，360°～160°壓縮過程逐漸增長、溫度逐漸升高。

優選地，在所述排氣段內氣缸端面的高度維持不變、使得該段內的所述氣缸端面為平面。這是本發明的排氣段的氣缸端面的優選結構形式，由于排氣段α在0-160°內為穩定排氣，溫度穩定，因此該段內氣缸膨脹量相同、將其設計為恒定不變能夠使得熱膨脹后的氣缸端面高度仍然能維持高度不變，不會出現高度偏差等情況，防止了冷媒泄漏情況的方式，提高了容積效率。360°～160°壓縮過程逐漸增長、溫度逐漸升高。

進一步優選地，在所述排氣段內，所述氣缸端面的高度保持為19.987mm。這是本發明的氣缸端面在排氣段內的優選高度，這是在具體的壓縮機運行工況中氣缸內部高度20mm得出的實驗結果，其熱膨脹量為13mm。

實施例3

本實施例是在實施例2的基礎上的進一步改進，在所述吸氣段內，隨著α的增加，氣缸端面的高度逐漸增加、使得該段內的所述氣缸端面為斜面。這是本發明的吸氣段的氣缸端面的優選高度形式，由于在該吸氣段存在著吸氣和壓縮的過程，隨著α的減小(即順時針向右轉)、氣缸工作腔里的氣體溫度逐漸升高、氣缸端面的熱膨脹量增加，即隨著α的增大(即順時針向左轉)、氣缸工作腔里的氣體溫度逐漸降低、氣缸端面的熱膨脹量減小(吸氣口處溫度接近常溫、基本上沒有熱膨脹)，所以將此段的氣缸端面的高度沿逆時針方向設置為逐漸增加的斜面、即沿順時針方向高度逐漸減小的斜面(優選為光滑的斜面)，能夠有效的保證隨著溫度的上升氣缸端面逐漸增高、以使得熱膨脹后的吸氣段的氣缸端面的高度盡可能地一致或大致相等，從而使得該段的氣缸端面的不存在或減小端面冷媒泄漏的情況，提高了容積效率、提高了壓縮機性能。

優選地，在所述吸氣段內，隨著α的減小，所述氣缸端面的高度逐漸降低，下降至160°其高度降至最低、該處的氣缸端面高度與所述排氣段的氣缸端面的高度相等。這樣能夠有效地使得吸氣段的氣缸端面斜面光滑過度至排氣段的平面氣缸端面，防止出現階梯跳躍而產生冷媒泄漏的情況，進一步有效地提高壓縮機的容積效率。

優選地，在所述吸氣段內，隨著α角度的增加所述氣缸端面的高度從19.987mm逐步增加到20mm。這是本發明的氣缸端面在吸氣段內的優選高度，這是在具體的壓縮機運行工況中氣缸內部高度20mm(吸氣口處)至α為160°氣缸端面高度19.987mm，得出的實驗結果，其熱膨脹量從吸氣口處至α為160°的優選氣缸端面高度、為逐漸變化的光滑斜面，α為160°處熱膨脹的長度為13mm、吸氣口處的熱膨脹量為0。

實施例4

本實施例是在實施例2的基礎上的進一步改進，優選地，在所述吸氣段內，氣缸端面的高度相等、且大于所述排氣段內的氣缸端面的高度，從而使得整體氣缸端面形成具有一定高度差臺階的臺階面。這是本發明的吸氣段的氣缸端面的另一種優選高度形式(相對于實施例3的替代方式)，由于在該吸氣段存在著吸氣和壓縮的過程，氣缸工作腔里的氣體溫度大于排氣段的氣體溫度、吸氣段氣缸端面的熱膨脹量小于排氣段，所以將此吸氣段的氣缸端面的高度設置為比排氣段氣缸端面的高度高的結構形式，能夠有效的保證隨著溫度的上升吸氣段氣缸端面增高后(即熱膨脹后)的高度與排氣段氣缸端面升高后的高度盡可能地相等或大致相等，從而使得該段的氣缸端面的不存在或減小端面冷媒泄漏的情況，提高了容積效率、提高了壓縮機性能。

優選地，在所述吸氣段內，所述氣缸端面的高度保持為20mm。這是本實施例的氣缸端面在吸氣段內的優選高度，這是在具體的壓縮機運行工況中氣缸內部高度(吸氣口處)至α為160°氣缸端面高度均為20mm，得出的實驗結果，相對于現有的吸氣段和排氣段氣缸端面高度相等的技術方案而言(該技術熱膨脹后吸氣段的高度低于排氣段高度、從而產生高度偏差而導致冷媒泄漏)，有效地降低了吸氣段和排氣段之間的高度偏差，有效地抑制、防止或減小了冷媒的泄漏，提高了容積效率。

優選地，所述氣缸端面為能與軸承相接觸匹配的精端面。精端面是相對于粗端面而言的面、其表面粗糙度大大降低、光滑度大大提高，能夠增大該面作為接觸面時的接觸面積，增強密封性能，因此將氣缸端面設置為精端面能夠有效地提升氣缸與上、下軸承之間的密封性能，減小冷媒的泄漏，保證壓縮機的性能穩定和安全。目前氣缸精平面結構為平面度控制在3微米以內的端平面。

實施例5

本發明還提供一種壓縮機，其包括前述的氣缸結構，其中所述壓縮機為滾子壓縮機，所述壓縮機還包括滾子9、曲軸10、滑片11、上軸承12和下軸承13，且所述滾子9為圓環柱狀結構。

通過包括前述的氣缸結構、即對氣缸中靠近所述排氣口的氣缸端面的沿軸線方向上的高度設置為小于靠近所述吸氣口的氣缸端面的軸線方向上的高度，能夠使得氣缸端面形成為臺階狀結構或斜面結構，由于壓縮機排氣腔內的溫度通常高于吸氣腔內的溫度，因此排氣腔氣缸內壁所承受的軸向熱膨脹量較吸氣腔部分要大，因此本發明通過上述手段能夠使得壓縮機在工作過程中排氣腔的氣缸端面經過熱膨脹后的軸向高度盡可能地與吸氣腔的氣缸端面經過熱膨脹后的軸向高度相等或大致相等，從而有效地避免熱膨脹后氣缸端面軸向高度出現偏差而導致氣缸端面出現冷媒泄漏的情況，進而有效地提高壓縮機的容積效率，提高了壓縮機的性能。

本發明結合壓縮機的實際應用場景，通過分析壓縮機泵體的工作原理，根據壓縮機吸排氣特性(吸氣與排氣的溫度差異，對零部件的熱變形影響存在差異)，通過改變氣缸精平面的結構形狀，使不同角度位置對應的高度不同，以降低端面軸向泄漏。克服目前壓縮機氣缸精平面存在的應用缺陷，降低“氣缸-滾子”軸向泄露量(端面泄漏)，提高壓縮機容積效率，提高壓縮機性能(COP)。

1、空調工況下壓縮機氣缸吸排氣腔的溫度差在60℃左右，以氣缸內壁高度為20mm為例進行仿真計算，對應不同腔的氣缸內壁承受的軸向熱膨脹量差異大概有13微米左右，即在空調工況下運行時，α在0°～160°區間(即穩定排氣區域)內的氣缸內壁軸向膨脹量最大，隨著α的增加，熱膨脹量減小。故根據這一特性，通過設計一種斜精平面氣缸，使氣缸端面密封精平面的高度在α角度在【160，360】之間，端面為斜面，隨α的減小，逐步減小，隨著α角度的增加高度從20mm-13微米逐步增加到20mm；α在【0，160】為平面，高度保持為20mm-13微米，由于0-160°為穩定排氣，溫度穩定，因此氣缸膨脹量設計為恒定不變，以確保運行時消除因熱膨脹量不同造成的多余泄漏，提高容積效率。

2、根據壓縮機不同的應用場合，通過設計具有一定高度差臺階的氣缸密封端面，該端面在α在【0，160】區間內為20mm-13微米,在α在[161,360]區間內為20mm；

根據前面旋轉式壓縮機泵體結構詳述可知，氣缸內壁對應兩個工作腔，一部分與吸氣腔中的氣體接觸，一部分與排氣腔中的氣體接觸，α在【0，160】區間的氣缸內壁是穩定排氣腔，承受的溫度為排氣溫度，較吸氣側的最大溫差在60～100°之間。

含該創新設計點的壓縮機在低溫領域使用，優勢體現更明顯

本領域的技術人員容易理解的是，在不沖突的前提下，上述各有利方式可以自由地組合、疊加。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發明的保護范圍。